JPH03249557A - 半導体センサおよびその駆動方法 - Google Patents
半導体センサおよびその駆動方法Info
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- JPH03249557A JPH03249557A JP2045534A JP4553490A JPH03249557A JP H03249557 A JPH03249557 A JP H03249557A JP 2045534 A JP2045534 A JP 2045534A JP 4553490 A JP4553490 A JP 4553490A JP H03249557 A JPH03249557 A JP H03249557A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、液体中の化学物質を測定する半導体センサと
その駆動方法に関し、特にイオン感応性電界効果トラン
ジスタを用いた半導体センサとその駆動方法に関する。
その駆動方法に関し、特にイオン感応性電界効果トラン
ジスタを用いた半導体センサとその駆動方法に関する。
［従来の技術］
従来、イオン感応性電界効果トランジスタ（Ｉｏｎ ５
ｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａ
ｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ｌ５ＦＥＴと略す。）は、液体
中のイオンや有機物を検出できるセンサとして知られて
いる。
ｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａ
ｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ｌ５ＦＥＴと略す。）は、液体
中のイオンや有機物を検出できるセンサとして知られて
いる。
このｌ５ＦＥＴは、半導体ＩＣと同様の製造方法で作ら
れるため、小型化、大量生産か可能で、種々のイオン感
応膜や酵素固定化膜と組み合わせることにより、特定の
イオンや有機物を検出可能なセンサが作製でき、複数の
センサを同一チップ上に形成して、マルチセンサとする
ことも可能である。ざらに、電気素子を搭載することも
勿論可能である。この電気素子の一つとして、同一チッ
プ上に温度測定用ダイオードを設け、被測定溶液の温度
を測定することも行われている。
れるため、小型化、大量生産か可能で、種々のイオン感
応膜や酵素固定化膜と組み合わせることにより、特定の
イオンや有機物を検出可能なセンサが作製でき、複数の
センサを同一チップ上に形成して、マルチセンサとする
ことも可能である。ざらに、電気素子を搭載することも
勿論可能である。この電気素子の一つとして、同一チッ
プ上に温度測定用ダイオードを設け、被測定溶液の温度
を測定することも行われている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、従来、温度測定用のダイオードのｐ−ｎ
接合部は、ｌ５ＦＥ丁のセンサ領域と離れて設けられて
おり、センサ部の温度を正確に測ることは困難であり、
また被測定溶液か微量になった場合、ｌ５ＦＥＴのセン
サ部分だけが溶液中にあり、温度測定用のダイオードの
ｐ−ｎ接合部は溶液の外になり、溶液の温度を測定でき
ないという欠点も生じた。この欠点をなくすためには、
ダイオードのｐ−ｎ接合部をｌ５ＦＥＴのセンサ部の近
傍に設け、被測定溶液に接するようにさせることが必要
になる。しかし、ｐ−ｎ接合が溶液に接した場合、溶液
の電位やイオン濃度によりダイオード特性が影響を受け
、溶液の温度を精度良く測定することは困難であった。
接合部は、ｌ５ＦＥ丁のセンサ領域と離れて設けられて
おり、センサ部の温度を正確に測ることは困難であり、
また被測定溶液か微量になった場合、ｌ５ＦＥＴのセン
サ部分だけが溶液中にあり、温度測定用のダイオードの
ｐ−ｎ接合部は溶液の外になり、溶液の温度を測定でき
ないという欠点も生じた。この欠点をなくすためには、
ダイオードのｐ−ｎ接合部をｌ５ＦＥＴのセンサ部の近
傍に設け、被測定溶液に接するようにさせることが必要
になる。しかし、ｐ−ｎ接合が溶液に接した場合、溶液
の電位やイオン濃度によりダイオード特性が影響を受け
、溶液の温度を精度良く測定することは困難であった。
本発明は、このような課題に鑑みて創案されたもので、
被測定溶液の温度を正確に測定することか可能な半導体
センサおよびその駆動方法を提供することを目的とする
。
被測定溶液の温度を正確に測定することか可能な半導体
センサおよびその駆動方法を提供することを目的とする
。
［課題を解決するための手段］
本発明は、センサチップ上にイオン感応性電界効果トラ
ンジスタおよびダイオードが設けられ、該ダイオードの
少なくとも接合部分の表面か絶縁体を介して導電体で覆
われていることを特徴とする半導体センサ、およびこの
半導体センサを用いて、イオン感応性電界効果トランジ
スタのセンサ領域とダイオードの接合部分を被測定液体
に浸し、ダイオードの表面の導電体にダイオードの一方
の電極と等しい電位を与えると共に、この導電体を被測
定液体の電位を決める疑似参照電極として使用すること
を特徴とする半導体センサの駆動方法である。
ンジスタおよびダイオードが設けられ、該ダイオードの
少なくとも接合部分の表面か絶縁体を介して導電体で覆
われていることを特徴とする半導体センサ、およびこの
半導体センサを用いて、イオン感応性電界効果トランジ
スタのセンサ領域とダイオードの接合部分を被測定液体
に浸し、ダイオードの表面の導電体にダイオードの一方
の電極と等しい電位を与えると共に、この導電体を被測
定液体の電位を決める疑似参照電極として使用すること
を特徴とする半導体センサの駆動方法である。
［作用］
本発明の半導体センサおよびその駆動方法においては、
温度センサとなるダイオードが液体の成分を測定するｌ
５ＦＥＴの近傍に置かれるため、被測定溶液の温度を測
定することができる。また、ダイオードの表面は絶縁体
を介して導電体が設けられ、かつ、この導電体がダイオ
ードの一方の電極に接続されているため、この電極の電
位を一定にすることにより、ダイオードの特性が液体の
電位変化や成分変化による影響をうけることがなく、精
度の侵い測定か可能となる。また、このダイオドの表面
に設けられた導電体は、液体の電位を決定するための疑
似参照電極として使用でき、小型の半導体センサが実現
できる。
温度センサとなるダイオードが液体の成分を測定するｌ
５ＦＥＴの近傍に置かれるため、被測定溶液の温度を測
定することができる。また、ダイオードの表面は絶縁体
を介して導電体が設けられ、かつ、この導電体がダイオ
ードの一方の電極に接続されているため、この電極の電
位を一定にすることにより、ダイオードの特性が液体の
電位変化や成分変化による影響をうけることがなく、精
度の侵い測定か可能となる。また、このダイオドの表面
に設けられた導電体は、液体の電位を決定するための疑
似参照電極として使用でき、小型の半導体センサが実現
できる。
［実施例］
以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。
説明する。
第１図は、本発明の一実施例の平面図で、１はｌ５ＦＥ
Ｔのドレイン電極、２はｌ５ＦＥＴのソス電極、３はダ
イオードのアノード電極、４はダイオードのカソード電
極、５は導電体、６はｌ５ＦＥＴのセンサ領域、７はダ
イオードのｐ−ｎ接合部である。同図かられかるように
、ダイオードのＤ−ｎ接合部はｌ５ＦＥＴのセンサ領域
の近傍に設けられ、被測定液体と５の導電体を介して接
するようになっている。
Ｔのドレイン電極、２はｌ５ＦＥＴのソス電極、３はダ
イオードのアノード電極、４はダイオードのカソード電
極、５は導電体、６はｌ５ＦＥＴのセンサ領域、７はダ
イオードのｐ−ｎ接合部である。同図かられかるように
、ダイオードのＤ−ｎ接合部はｌ５ＦＥＴのセンサ領域
の近傍に設けられ、被測定液体と５の導電体を介して接
するようになっている。
第２図は、第１図のＡ−Ａ−線による断面図で、５は導
電体、８はサファイア、９はｎ型シリコン、１０はｐ−
型シリコン、１１はｎ型シリコン、１２は酸化シリコン
、１３は窒化シリコン、１４は酵素固定化膜、１５はア
ルブミン膜である。酵素固定化膜１４としてグルコース
オキシダーゼを固定化した膜を用い、上記の２つのｌ５
ＦＥＴの出力の差を測定することにより、被測定液体中
のグルコース（ぶどう糖）濃度が測定できる。
電体、８はサファイア、９はｎ型シリコン、１０はｐ−
型シリコン、１１はｎ型シリコン、１２は酸化シリコン
、１３は窒化シリコン、１４は酵素固定化膜、１５はア
ルブミン膜である。酵素固定化膜１４としてグルコース
オキシダーゼを固定化した膜を用い、上記の２つのｌ５
ＦＥＴの出力の差を測定することにより、被測定液体中
のグルコース（ぶどう糖）濃度が測定できる。
第３図は本発明の半導体センサの駆動方法の一実施例で
、図において、５は導電体、１６はｌ５ＦＥＴ、１７は
ダイオード、１８は被測定液体、１９は定電流源、２０
は抵抗、２１はオペアンプ、２２はアルブミン膜が形成
されたｌ５ＦＥＴのソースホロワ回路の出力１．２３は
酵素固定化膜が形成されたｌ５ＦＥＴのソースホロワ回
路の出力２．２４は定電流源で駆動された場合のｐ−ｎ
接合間の電圧出力３．２５は十電源、２６は一電源であ
る。
、図において、５は導電体、１６はｌ５ＦＥＴ、１７は
ダイオード、１８は被測定液体、１９は定電流源、２０
は抵抗、２１はオペアンプ、２２はアルブミン膜が形成
されたｌ５ＦＥＴのソースホロワ回路の出力１．２３は
酵素固定化膜が形成されたｌ５ＦＥＴのソースホロワ回
路の出力２．２４は定電流源で駆動された場合のｐ−ｎ
接合間の電圧出力３．２５は十電源、２６は一電源であ
る。
第３図では導電体５の電位をアース電位としているが、
一定電圧であれば適当な値を選ぶことができる。ダイオ
ード１７の順方向電圧は一定の電流を流した場合、温度
変化に対してほぼ直線的に変化する。また、その表面は
導電体５、例えば金で覆われてあり、一定電圧に固定さ
れているため、被測定液体１８の成分変化および電位変
化の影響を受けることなく、ｌ５ＦＥ下近傍の被測定液
体の温度を測定できる。また導電体５は、被測定液体１
８の電位を固定する疑似参照電極としても働き、よく知
られているように、ソースホロワ回路でｌ５ＦＥＴを駆
動し、２つのｌ５ＦＥＴの出力の差を測定することによ
り、被測定溶液１８中の特定の成分、例えば上記の一実
施例ではグルコースの濃度を測定することができる。
一定電圧であれば適当な値を選ぶことができる。ダイオ
ード１７の順方向電圧は一定の電流を流した場合、温度
変化に対してほぼ直線的に変化する。また、その表面は
導電体５、例えば金で覆われてあり、一定電圧に固定さ
れているため、被測定液体１８の成分変化および電位変
化の影響を受けることなく、ｌ５ＦＥ下近傍の被測定液
体の温度を測定できる。また導電体５は、被測定液体１
８の電位を固定する疑似参照電極としても働き、よく知
られているように、ソースホロワ回路でｌ５ＦＥＴを駆
動し、２つのｌ５ＦＥＴの出力の差を測定することによ
り、被測定溶液１８中の特定の成分、例えば上記の一実
施例ではグルコースの濃度を測定することができる。
［発明の効果］
以上、説明したとおり、本発明によれば、ｌ５ＦＥＴの
センサ近傍の被測定液体の温度を精度良く測定でき、か
つ、疑似参照電極が一体化された微小な半導体センサを
実現することができる。
センサ近傍の被測定液体の温度を精度良く測定でき、か
つ、疑似参照電極が一体化された微小な半導体センサを
実現することができる。
第１図は本発明の一実施例の平面図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ−線による断面図、第３図は本発明による半導体
センサの駆動回路図である。 １・・・ドレイン電極 ２・・・ソース電極３・・
・アノード電極 ４・・・カソード電極５・・・導
電体 ７・・・ダイオードのｐ ８・・・サファイア １０・・・ｐ−型シリコン １２・・・酸化シリコン １４・・・酵素固定化膜 １６・・・ｌ５ＦＥＴ １８・・・被測定液体 ２０・・・抵抗 ２２・・・出力１ ２４・・・出力３ ２６・・・−電源 ６・・・センサ領域 ｎ接合部 ９・・・ｎ型シリコン ト・・ｎ型シリコン ３・・・窒化シリコン ５・・・アルブミン膜 ７・・・ダイオード ９・・・定電流源 ２１・・・オペアンプ ２３・・・出力２ ２５・・・十電源
Ａ−Ａ−線による断面図、第３図は本発明による半導体
センサの駆動回路図である。 １・・・ドレイン電極 ２・・・ソース電極３・・
・アノード電極 ４・・・カソード電極５・・・導
電体 ７・・・ダイオードのｐ ８・・・サファイア １０・・・ｐ−型シリコン １２・・・酸化シリコン １４・・・酵素固定化膜 １６・・・ｌ５ＦＥＴ １８・・・被測定液体 ２０・・・抵抗 ２２・・・出力１ ２４・・・出力３ ２６・・・−電源 ６・・・センサ領域 ｎ接合部 ９・・・ｎ型シリコン ト・・ｎ型シリコン ３・・・窒化シリコン ５・・・アルブミン膜 ７・・・ダイオード ９・・・定電流源 ２１・・・オペアンプ ２３・・・出力２ ２５・・・十電源
Claims (2)
- （１）センサチップ上にイオン感応性電界効果トランジ
スタおよびダイオードが設けられ、該ダイオードの少な
くとも接合部分の表面が絶縁体を介して導電体で覆われ
ていることを特徴とする半導体センサ。 - （２）イオン感応性電界効果トランジスタのセンサ領域
とダイオードの接合部分を被測定液体に浸し、ダイオー
ドの表面の導電体にダイオードの一方の電極と等しい電
位を与えると共に、この導電体を被測定液体の電位を決
める疑似参照電極として使用することを特徴とする請求
項（１）に記載の半導体センサの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2045534A JP2526689B2 (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 半導体センサおよびその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2045534A JP2526689B2 (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 半導体センサおよびその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03249557A true JPH03249557A (ja) | 1991-11-07 |
| JP2526689B2 JP2526689B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=12722057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2045534A Expired - Lifetime JP2526689B2 (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 半導体センサおよびその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2526689B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7888708B2 (en) | 2004-01-21 | 2011-02-15 | Hitachi, Ltd. | Examination apparatus for biological sample and chemical sample |
-
1990
- 1990-02-28 JP JP2045534A patent/JP2526689B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7888708B2 (en) | 2004-01-21 | 2011-02-15 | Hitachi, Ltd. | Examination apparatus for biological sample and chemical sample |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2526689B2 (ja) | 1996-08-21 |
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Legal Events
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